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    隨著時代的發展數控機床也跟著發展起來


    隨著科學技術的不斷發展,對機械產品的質量和生產率提出了越來越高的要求,產品的更新換代也不斷加快,因此,對數控機床的改造也就顯得比較重要,數控機床的設計與改造也成為工業發展的一個重要方面。銑床的應用十分廣泛,主要用于加工面或成型表面。若要在立式銑床上加工圓弧、凸輪等特殊類平面時,就要借助于圓工作臺、分度頭等機床附件,并對機床進行整體調整,加工精度較低,基礎調整工作費事。所以,為提高工件的加工精度,保證產品質量,便于加工圓弧面和凸輪的曲面等,可以利用數控方法對銑床進行數控化改造。

    普通銑床數控化改造的條件

    并不是所有的普通機床都適合于數控改造。改造的機床應具備如下幾個條件:

    (一)機床基礎件需要有足夠的剛度

    數控機床屬于高精密機床,要求有很高的移動精度。通常閉環系統的脈沖當量為0.001mm,開環系統的脈沖當量為0.005mm或0.01mm。高的定位精度和輪廓加工精度要求機床的基礎件具有很高的動、靜剛度,基礎件剛性不好則受力后容易變形,且這種變形具有很大的不確定性,無法用數控系統中的補償功能進行補償。因此,基礎件剛性不好的機床不適宜改造為數控機床。

    (二)改造費用合適、經濟性好

    機床改造費用分為機床和電氣兩部分。一方面是維修和改動原機床部分,更換已磨損的部件;另一方面是更換原機床控制柜,用新的數控系統和強電裝置代替。改造費用與原機床零件的利用多少有關,也與采用何種控制系統有關。由于經濟上的考慮,通常采用步進電機驅動的經濟型數控系統進行機床改造。改造總費用多少才算合適要因用戶而異,一般來說,不超過同類規格設備價格的一半,在經濟上就算合適。

    普通銑床數控化改造的一般步驟

    (一)機械部分設計

    對數控機床的改造主要的部分就是對其縱、橫進給機構的改造及控制系統的設計改造,以便使其具有更加合理的結構和更概括性的控制系統,便于其能夠應用于實際的生產中。

    1. 工作臺的進給運動

    因為改造后主要加工圓弧、凸輪一類的平面曲線輪廓,所以采用微機數控實現三坐標兩軸聯動控制,工作臺縱向(軸)、橫向(軸)及垂直方向(軸)的運動,分別由步進電動機經過一級齒輪減速后,由滾珠絲杠螺母副拖動。由于銑削時作用在電動機軸上的負載轉矩較大,所以要選擇大功率的步進電動機。而大功率的步進電動機的驅動較困難,步進電動機沒有過載能力,在高速運動時轉矩下降很多,容易丟步。要使改造后的銑床進給伺服性能較好,在改造時采用直流伺服電動機驅動。

    2. 機械部分結構設計

    (1)保留原機床的主軸旋轉運動,工作臺升降運動仍采用手動操作,縱、橫向進給改造后既可機動進行復雜零件的計算機數控加工,又可手動操作完成簡單零件的加工或用于數控加工前的對刀工作。

    (2)保留原機床縱向進給的機動部分,將離合器脫開,去掉手輪,將手輪軸通過一對齒輪與步進電機相聯,用微機數控系統控制縱向進給運動。加工時,將離合器脫開,使原來的機動進給停止工作。

    (3)工作臺橫向運動方面,在原手輪安裝位置,安裝減速齒輪及步進電機,用微機數控系統控制橫向進給運動。

    (4)采用直流伺服電動機作驅動元件,伺服電動機的軸端為光軸,齒輪與電動機軸,電動機軸與傳動軸采用錐環無鍵連接消除連接器的結構。這種連接的特點是不需要開鍵槽,而且兩連接件的相對角度可任意調節。由于錐環之間的楔緊作用,內外環分別產生徑向彈性變形,靠磨擦力與套連接,消除配合間隙,保證對中性。

    (二)數控系統硬件設計

    數控部分采用MCS-51系列的8031單片機實現對整個系統的主控制。用8031外接3片2764(E-PROM),一片6264(RAM)及一片8255(擴展I/O),一片8155芯片,擴展成一個較簡單的微機控制系統。2764用作程序存儲器,6264用來擴展8031的RAM存儲器, 8155用作鍵盤和顯示接口,8255用于接收控制面板上多路轉換開關的控制信號。圖2為控制系統硬件結構原理圖。當單片機系統控制X、Y軸某一臺步進電機單動時,可實現銑床橫向、縱向的直線進給;當控制X-Y軸配合聯動時,可實現水平面內直線、斜線、圓弧及復合軌跡的加工,可以近似地復合出水平面內非圓曲線。在銑床原有加工功能的基礎上,其控制精度和加工精度遠高于普通銑床。

    經浙江省質量檢測科學研究院檢測的滕州東方機床有限公司生產的搖臂鉆床,型號是ZQ3040×12,該產品不合格的原因是:緊急停止、飛濺、電動機過熱保護不合要求。浙江省質量檢測科學研究院抽查的杭州雙龍機械有限公司生產的鉆銑兩用機床,名為麒龍,型號是ZX7020產品,經檢驗其產品的緊急停止、飛濺、電源開關、過電流保護、精度方面都不合格。

    在鑄造企業中經常用銑床來進行鑄造產品的表面處理。以上兩類產品不合格,國家質檢總局建議鑄造企業不要使用。

    普通銑床數控化改造,實質就是在普通銑床上增加微機控制裝置,使其具有一定的自動化能力,以實現預定的加工工藝目標。其目的是使原機床具有一定的柔性,提高生產效率和質量,解決復雜零件的加工問題。用單片機擴展系統將普通銑床改造為經濟型銑床,簡便易行,能保證零件的加工精度,對復雜零件尤其是對弧面和凸面的加工效果顯著。

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